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1、第18卷第2期重庆交通学院学报1999年6月Vol.18No.2JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGINSTITUTEJune1999矿料间隙率在沥青混合料组成设计中的应用研究魏建民朱大权(重庆交通学院道路工程系,400074)(贵州省公路工程总公司,贵阳550008)摘要分析了矿料间隙率对沥青混合料路用性能的影响规律.计算了各种混合料组成参数时矿料间隙率的大小.提出了通过控制矿料间隙率来进行沥青混合料配合比设计的方法,并通过马歇尔实验和车辙实验来加以检验.关键词:沥青混合料;矿料
2、间隙率;高温稳定性;配合比在夏季气温较高的地区,由于高温稳定性不足,沥青路面常常会出现车辙、拥包、推挤等永久变形,使路面的使用品质大大降低、使用寿命迅速缩短,有时甚至会危及行车安全.在工业发达国家,沥青路面养护、维修量最大的病害形式是车辙,约占80%,是造成公路营运经济效益和社会效益下降的主要因素.随着我国公路运输事业的发展,公路路面承受的交通量迅速增大,车辆的轴载、轮载有不断增大的趋势,对沥青路面的高温稳定性提出了愈来愈高的要求.如何减轻和消除沥青路面上出现的车辙等病害,是当今公路科学研究的重点
3、.笔者从沥青混合料的组成方面着手,探讨通过控制沥青混合料矿料间隙率来进行沥青混合料组成设计的方法,达到防止和消除沥青路面出现高温稳定性破坏目的.1矿料间隙率对沥青混合料性能的影响通常情况下,矿料级配良好的沥青混合料既有坚实的骨架网络,又有密度高、剩余空隙率适中等特点,因而具有理想的强度和高温稳定性.沥青混合料组成设计的目的,就是要使沥青混合料有足够的沥青以保证路面具有良好的耐久性;有足够的剩余空隙以保证良好的高温稳定性;有良好的施工和易性等.沥青混合料配合比设计内容包括矿料级配、最佳沥青用量的确定
4、并用实验检验混合料的物理力学性能.描述沥青混合料组成的参数包括矿料最大粒径(D)及级配类型(用级配类型系数n表示)、沥青用量(OAC)、剩余空隙率(Vv)、矿料间隙率(VMA)等.所谓矿料间隙率(VMA)即沥青混合料被压实后矿料颗粒间的空隙体积占混合料总体积的百分率,包括剩余空隙体积和有效沥青体积(混合料中沥青总体收稿日期:1998-10-14(1998-11-18修改).魏建民,男,1966年生,讲师,硕士.68重庆交通学院学报第18卷积减去被矿料吸收的沥青体积),可用式1表示.VMA=Vv+(
5、Vb-Vba)(1)式中:VMA———矿料间隙率,(%);Vv———剩余空隙率,(%);Vb———总沥青体积占混合料总体积的百分率,(%);Vba———被孔隙吸收的沥青体积占混合料总体积的百分率,(%).矿料间隙率对沥青混合料强度、耐久性和高温稳定性有很高的敏感度,是沥青混合料配合比设计的重要参数之一.世界上许多国家的沥青混合料设计方法都对它的取值有明确规定,见表1.表1各国矿料间隙率(VMA)规定值(%)最大粒径(mm)37.5251912.59.54.752.36国家日本1416澳大利亚141
6、51617美国12131415161821矿料间隙率过大或过小都会对沥青混合料的路用性能产生不利影响.矿料间隙率过小主要是由于沥青混合料的剩余空隙率和沥青用量过小造成的,这样的沥青混合料耐久性较差,抗疲劳能力弱,使用寿命短.在实际施工时,部分矿料颗粒的表面仍未被沥青完全裹覆,混合料过于干涩,施工和易性差.有水分作用时,沥青与矿料容易剥离,使混合料松散、解体;矿料间隙率过大主要是由于沥青用量过大、细集料用量偏多等原因造成的,这对沥青混合料路用性能的影响既有有利的方面,又有不利的方面.有利的一面是沥青
7、混合料的抗疲劳性能较好,不易出现疲劳开裂.不利的一面是沥青混合料的高温稳定性差,容易出现车辙、拥包、推挤等形式的病害.由此可见,在进行沥青混合料组成设计时,根据设计要达到的目的,首先确定沥青混合料的矿料间隙率,进而确定其他混合料组成参数,可使沥青混合料配合比设计针对性强、经济性好.2矿料间隙率的确定矿料间隙率的大小与矿料级配、矿料颗粒的表面特性及沥青用量等参数有直接关系.当矿料的最大粒径大、粗颗粒含量多、沥青用量少时,矿料间隙率就小;反之,当矿料的最大粒径较小、细集料用量多、矿料颗粒表面粗糙、沥青
8、用量较多时,矿料间隙率就大.推而论之,合理确定矿料间隙率就可以合理确定其他混合料组成参数.根据沥青混合料中各种材料的组成关系,矿料间隙率可通过计算来确定.鉴于目前沥青混合料配合比设计时矿料密度采用视密度,并未考虑矿料颗粒开口孔隙吸收沥青的情况,故矿料间隙率可用下式计算:VMA=100-ρmb/ρsb·Ps(2)3式中:VMA———矿料间隙率,(%);ρmb———沥青混合料密度,(g/cm);ρsb———矿料视密3度(各种集料视密度的加权平均值),(g/cm);Ps———矿料占混合料
